Акустические преобразователи уровнемера ЗОНД-3М

Применение акустических преобразователей уровнемера ЗОНД-3М

В зависимости от условий эксплуатации и типа контролируемого объекта в составе уровнемера могут применяться акустические преобразователи ультразвукового (АП-3, АП-4, АП-6, АП-9 и АП-91) или звукового (АП-7, АП-70 и АП-71) диапазонов волн.

С целью уменьшения влияния условий эксплуатации на погрешность измерений уровня в АП может использоваться абсолютный или относительный методы измерения уровня. В первом случае в состав АП вводится датчик температуры (в условном обозначении АП добавляется индекс «Т»), а во втором случае — в канале распространения акустического сигнала формируется эталонный участок (в условном обозначении АП добавляется индекс «Э»). Акустические преобразователи во взрывозащищенном исполнении имеют дополнительный индекс «В».

Ультразвуковые акустические преобразователи с датчиком температуры

Акустический преобразователь АП-3Т конструктивно выполнен из рупорной конической антенны, цилиндрического корпуса, внутри которого установлен излучатель, и корпуса, в котором установлен электронный блок. Соединение АП с кабелем связи осуществляется с помощью разъема, установленного на боковой стенке корпуса.

Акустический преобразователь АП-4Т конструктивно отличается типом антенной системы. С целью увеличения рабочего диапазона уровнемера до 30 мм в АП-4Т применена антенна Коссегрена с большим коэффициентом усиления, которая представляет параболоид вращения, в фокусе которого размещен гиперболический отражатель (контррефлектор), а в мнимом фокусе — излучатель.
Электронный блок АП-4Т аналогичен электронному блоку АП-3Т.

Для контроля агрессивных сред и сред, находящихся под давлением, применяются АП-6Т, АП-9Т, АП-9КТ и АП-91Т.

Нижняя часть АП-6Т выполнена из нержавеющей стали и представляет собой конструкцию, состоящую из фланца с вваренным в него цилиндром. Внутри цилиндра размещена рупорная коническая антенна — усеченный конус.

Для защиты АП-6Т от налипающих сред применяется устройство воздушной защиты УВЗ-1. Корпус УВЗ-1 выполнен из нержавеющей стали. Под верхним фланцем расположено устройство для подачи сжатого воздуха, благодаря которому осуществляется обдув корпуса АП, вставленного и закрепленного в УВЗ-1. У нижнего фланца имеется уступ для создания перед АП непрерывного обновляющего слоя воздуха. Сжатый воздух с температурой, равной средней температуре газовой среды в резервуаре, подводится через редуктор с избыточным давлением 0,05 МПа.

Нижняя часть АП-9Т и АП-9КТ выполнена из пентапласта, а АП-91Т — из полипропилена и представляет собой усеченный конус, который большим основанием непосредственно переходит в крепящий фланец.

Для защиты от воздействия паров высоко агрессивных и налипающих сред в конструкции корпуса АП-9КТ имеются элементы для подвода сжатого воздуха, благодаря которому осуществляется обдув излучающей поверхности излучателя и поверхности антенны воздухом давлением не более 0,15 МПа (0,05 МПа избыточного давления).

Для измерения уровня взрывоопасных сред, в том числе сред с избыточным давлением применяется АП-6ВТ. Конструктивные отличия АП-6ВТ от АП-6Т обусловлены требованиями взрывозащиты и заключаются в исполнении корпусов, в которых размещаются излучатель и электронный блок, а также наличием табличек с маркировкой взрывозащиты и места для заземления АП.

На корпусе акустического преобразователя АП-6ВТ наносится маркировка взрывозащиты «ЕхdiaIIВТ5 в комплекте ЗОНД-3М-В», а также предупредительные надписи «Открывать, отключив от сети».

Ультразвуковые акустические преобразователи с эталонным отражателем

Акустические преобразователи с эталонным отражателем (АП-6Э и АП-6ВЭ) предназначены для контроля уровня в резервуарах с избыточным давлением, величина которого может изменяться в широких пределах. АП-6Э (ВЭ) отличаются от АП-6Т тем, что в их состав вместо датчика температуры введен эталонный отражатель. Введение эталонного отражателя обусловлено необходимостью применения относительного метода измерения, так как при одновременных изменениях внешней температуры и давления внутри резервуара в широких пределах фактическая величина скорости звука является функцией обоих параметров. Чтобы не уменьшать рабочий диапазон АП-6Э (АП-6ВЭ) эффективная отражающая поверхность выбрана намного меньшей площади раскрыва рупорной антенны АП.

Конструктивно АП-6Э, АП-6ВЭ отличается от АП-6Т, АП-6ВТ тем, что на нижней наружной цилиндрической поверхности корпуса устанавливается эталонный отражатель.

Акустические преобразователи звукового диапазона с датчиком температуры

В уровнемере ЗОНД-3М используются АП звукового диапазона со сферической (АП-70Т и АП-71Т) и плоской (АП-7Т) акустическими волнами.

Акустические преобразователи АП-70Т и АП-71Т, в основном, предназначены для контроля уровня налипающих, мелкодисперсных и кусковых объектов. Отличия от ультразвуковых АП с датчиком температуры заключаются в использовании излучателя звукового диапазона.

Электронные блоки АП-70Т и АП-71Т размещены внутри корпуса, к нижней части которого присоединена рупорная антенна с фланцем для установки акустического преобразователя. АП-70Т в основном отличается от АП-71Т увеличенным диапазоном контролируемых уровней, что потребовало применения антенны с большим коэффициентом усиления, обеспеченного за счет увеличения геометрических размеров рупора.

Акустический преобразователь АП-7Т предназначен для контроля уровня жидких, в том числе пенообразующих, сред. Отличительной особенностью АП-7Т является необходимость наличия канала (волновода) для формирования и распространения плоской акустической волны. В качестве волновода в АП-7Т могут использоваться металлические, пластмассовые или стеклянные трубы с внутренним диаметром от 15 до 100 мм, с толщиной стенок не менее 2 мм.

Использование плоской акустической волны обеспечивает:

• возможность выноса АП за пределы резервуара за счет изгиба звуковода или установки звуковода снаружи резервуара;
• возможность контроля уровня пенообразующих жидкостей.

Электронный блок акустического преобразователя АП-7Т размещен в защитном корпусе. В нижней части корпуса расположен стыковочный узел для установки АП на трубу (волновод) c внутренним диаметром 20 мм (3/4″). Установка АП-7Т на волновод большего диаметра производится с помощью конического перехода, длина конической части которого должна составлять не менее 100 мм.

В верхней части волновода необходимы два отверстия диаметром (2...2,5) мм, предназначенные для компенсации флуктуаций давления внутри волновода в процессе изменений уровня. В нижней части волновода (в зоне неизмеряемого остатка) необходимы отверстия для поступления жидкости в полость волновода.

Акустический преобразователь звукового диапазона с эталонным расстоянием

Акустический преобразователь АП-7ВЭ взрывозащищенного исполнения предназначен для контроля уровня светлых фракций нефтепродуктов и спиртов. Отличие АП-7ВЭ от АП-7Т заключается в том, что в нем применяется относительный метод измерения уровня, обеспечивающий снижение погрешности измерений при сложных условиях эксплуатации, возникающих, например, в наземных резервуарах, когда данных одного датчика температуры недостаточно для учета горизонтальных и вертикальных распределений температуры внутри резервуара.

С целью реализации относительного метода измерения в состав АП-7ВЭ вместо датчика температуры введен второй приемник, установленный также снаружи звуковода ниже первого приемника на известном (эталонном) расстоянии. Участок волновода между плоскостями установки первого и второго приемников позволяет организовать эталонный канал известной постоянной протяженности, скорость звука в котором практически совпадает со скоростью звука в канале «второй приемник — поверхность контролируемого объекта».

Отверстия для компенсации флуктуаций давления внутри волновода выполнены выше плоскости установки первого приемника в стенках волновода и второго цилиндра. Отверстия для поступления жидкости в волновод выполнены аналогично АП-7Т.

Copyright © 2008 ТеплоКИП. ГК Промприбор. КИПиА: Акустические преобразователи уровнемера ЗОНД-3М (TeploKIP- preobrazovateli ZOND-3M)